影響渦街流量計測量幾個因素
發(fā)布時間：2022-08-16 10:48:58
渦街流量計原理將非流線型堵塞液（BluffBody）垂直插入管道。當(dāng)流體繞著封閉流體流動時，邊界層發(fā)生分離現(xiàn)象，形成規(guī)則的渦列。左右兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向相反。這種渦旋稱為卡門渦街， 根據(jù)卡門的研究，這些漩渦大多是不穩(wěn)定的。只有當(dāng)同一排中相鄰兩個渦的寬度D與距離L之比滿足一個常數(shù)時，渦才是穩(wěn)定的（對于圓柱形渦發(fā)生器，該比值為0.281[2]
根據(jù)卡門渦街原理，渦頻f與管內(nèi)平均速度u的關(guān)系為：式中：U1——旋渦發(fā)生體兩側(cè)的平均速度（ms）；D——旋渦發(fā)生體的特征度；St-Strouhal數(shù)；M-渦流發(fā)生器兩側(cè)的彎曲面積與管道橫截面積之比瞬時體積流量與渦街頻率的關(guān)系為：1000（2）由上式可知，儀表系數(shù)K為
式中：QV—通過流量計的體積流量（Ls）；F——流量計輸出信號頻率；K—渦街流量計儀表系數(shù)（1L）
由上式可以看出，當(dāng)st為常數(shù)時，規(guī)范系數(shù)K只與旋渦發(fā)生體的幾何參數(shù)有關(guān)，而與流體的物理性質(zhì)和組成無關(guān)。因此，渦街流量計可以同時測量液體和氣體[3]。用水標(biāo)定的渦街流量計可測量氣體
St數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系可以看出，如果管道中流體的雷諾數(shù)小于5× 103，無法進(jìn)行測量，因此在選型時應(yīng)注意渦街流量計的最小流量限制[4-5]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也有一些能夠補(bǔ)償不同雷諾數(shù)段st值的渦街流量計生產(chǎn)廠家，如Endress+hause的prowirl73渦街流量計
渦街流量計結(jié)構(gòu)
根據(jù)卡門渦街原理設(shè)計制造的渦街流量計，由于設(shè)計時間和產(chǎn)生方式不同，檢測方法和相應(yīng)的檢測元件也不同，所以結(jié)構(gòu)也不同。以差動電容式渦街流量計為例，在渦街發(fā)生器后面安裝了差動電容傳感器。傳感器為圓柱形，工作原理為變距。當(dāng)有液體流過時，由于卡門渦街的作用，發(fā)電機(jī)后面會有一個交變的壓差，使電容傳感器左右擺動，使兩側(cè)電容器的電容距離發(fā)生變化，從而改變電容。根據(jù)電容的變化頻率，可以得到渦街頻率。渦街流量計一般由傳感器和變送器組成。所述傳感器包括：臺體；渦流發(fā)生器；檢測元件；轉(zhuǎn)換器包括：前置放大器；濾波整形電路；端子排；存儲單元；顯示單元；通信單元等
渦街的抗振性能主要取決于其檢測原理。對于差動電容式渦街傳感器，當(dāng)外部管道發(fā)生機(jī)械振動或流體沖擊時，無論振動方向如何，電容檢測元件的內(nèi)外電都會同時發(fā)生同一方向的振動和變形。因?yàn)閮蓚€電之間的相對距離保持不變，所以電容量不變。因此，差分電容渦街流量計的抗振性能優(yōu)于壓電晶體渦街流量計
渦街流量計選型渦街流量計直徑選擇不同的儀器制造商有不同的選擇方法。根據(jù)相應(yīng)的選取方法，進(jìn)行詳細(xì)計算，確定直徑。流量計的直徑不應(yīng)根據(jù)管道直徑盲目選擇。應(yīng)注意流量計的選擇：
雷諾數(shù)限制：當(dāng)雷諾數(shù)Re<5時× 當(dāng)908時，渦街流量計不能測量× 當(dāng)st為104時，st的非線性偏高，測量值偏差較大；流量限制：測量液體流量時，流量為10ms；測量氣體流量時，流量為75ms 為了使流量計的流速更大，渦街流量計應(yīng)在測量精度范圍內(nèi)工作，盡量選用小于公稱直徑的流量計。如果流量計的直徑過大，流量將在下限運(yùn)行，測量值將不準(zhǔn)確
傳感器檢測元件材質(zhì)的選取
在化工場合，許多介質(zhì)時帶有腐蝕性的，因此在選型時應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的介質(zhì)選擇相應(yīng)的傳感器材質(zhì)。否則傳感器或旋渦發(fā)生體被腐蝕后，輕者會影響測量，重者使儀表無法正常測量，甚至發(fā)生介質(zhì)泄露的事故。
粘度較大或易沉淀的流體 當(dāng)測量粘度較大或者易沉淀的流體，會在渦街發(fā)生體表面有粘附或沉積物時會使發(fā)生體的形狀和尺寸變化，影響儀表系數(shù)；而傳感器表面有粘附或沉淀物時，儀表的靈敏度會降低。對此建議選用其他原理的流量計，或經(jīng)常清洗流量計傳感器和旋渦發(fā)生體。
渦街流量計 的安裝要點(diǎn)選擇合理的安裝場所。如避開強(qiáng)電力設(shè)備、高頻設(shè)備、強(qiáng)電源開關(guān)設(shè)備；避開高溫?zé)嵩春洼椛錈嵩吹挠绊?；避開強(qiáng)烈振動。
上下游直管段滿足要求。不同的阻流件對流場的影響是不一樣的，在突縮和突擴(kuò)管段可能在肩部形成二次流，在彎管位置在流動方向突然改變的彎管內(nèi)外側(cè)將形成二次流，在流通截面積突然改變的閥門位置流動也將受到影響。因此不同阻流件對直管段的要求也不同，如流量計前有一個彎頭時，前面的直管段要求20倍的管道內(nèi)徑，后面的直管段要求5倍的管道內(nèi)徑。而流量計前有兩個彎頭時，前面的直管段要求40倍的管道內(nèi)徑，后面的直管段要求5倍的管道內(nèi)徑。有振動的管道，渦街流量計 表頭水平安裝，對于振動較強(qiáng)的管系，設(shè)置減振裝置。如有可能安裝旁通管，便于檢修。測量含有少量異相的流體時，注意傳感器的安裝位置。如測量介質(zhì)中還有固體物時，流量計應(yīng)安裝在不易沉淀的地方；而測量介質(zhì)為氣體，其中含有液體時，應(yīng)在流量計前安裝排放閥，否則會產(chǎn)生氣錘，損壞傳感器。介質(zhì)溫度較高時，流量計表頭向下安裝，或選用分體式流量計。渦街流量計信號傳輸電線應(yīng)采用金屬屏蔽電線，要有良好的接地措施。遵循一點(diǎn)接地原則。管道隔熱保溫。一般測量蒸汽時，管道隔熱保溫是防止能量散失的重要手段，當(dāng)對渦街流量計 進(jìn)行隔熱處理時，應(yīng)確保渦街流量計 的傳感器和電路部分暴露在外，確保熱量向外射以防止儀表電子部件過熱。為防止氣穴現(xiàn)象發(fā)生，渦街流量計 進(jìn)口壓力要滿足要求：
